地铁车站照明系统节能设计与施工研究

0引言

地铁车站照明系统作为地铁系统中的能耗大户,其节能设计与施工不仅能够降低地铁车站的运行成本,还有助于推动绿色低碳城市的建设^[1]。 因此,对地铁车站照明系统进行节能设计与施工研究具有重要的理论价值和实际意义。近年来,国内外学者在地铁车站照明系统的节能设计与施工方面进行了大量研究。 然而,现有的研究主要集中在照明设备的能效提升、智能控制技术的应用等方面,缺乏对整个照明系统能耗的综合分析与优化。因此,本文旨在通过对地铁车站照明系统的能耗现状进行深入分析,找出影响能耗的关键因素,并从设计、施工角度提出相应的节能措施,以期为实际工程提供参考。

1 布置节能灯具

选用高效节能灯具不仅能显著降低能耗,还能提高照明质量,延长灯具寿命^[2]。本次选用LED灯具、紧凑型荧光灯完成节能灯具布置设计。地铁车站的节能灯具布置设计需要结合车站的实际情况和照明需求进行合理规划,具体设计方案如下:

站台层:站台层是地铁车站中人流量最大的区域,因此需要设置高亮度、大功率的灯具,以确保站台区域的照明充足。通常这些灯具会被安装在站台顶部,以实现均匀、无死角的照明效果。

站厅层:站厅层是乘客进出地铁站的场所,需要为乘客提供明亮的视觉环境,以便乘客快速找到 自己需要的信息。因此,在站厅层可以布置筒灯、灯盘等照明设备,以满足乘客的照明需求^[3]。

出入口:出入口是连接地铁车站和地面的通道,需要为乘客提供足够的照明,以便乘客安全进出地铁站。在出入口可以设置亮度适中的灯具,如LED灯具等,以实现节能和舒适的照明效果。

广告区:地铁车站内的广告区是商业区域,需要为广告和商业活动提供足够的照明。在广告区可以设置高亮度的LED灯箱或LED显示屏等广告照明设备,以满足商业需求^[4]。

以此为基础,开展灯具布置,结合维护与管理措施,可以进一步降低能耗。

2采用智能照明控制

智能照明控制设计是实现地铁车站照明系统节能的关键环节之一,可设计一个集中管理系统,对整个地铁车站的照明系统进行集中管理和监控。通过平台实时监测各个区域和灯具的照明状态和能耗情况,并根据需要进行远程控制和调整。智能照明控制原理如图1所示。

智能照明控制系统通过传感器检测到的环境信息和人员动态来实现灯具的 自动开关、亮度调节等功能。为了满足控制需求,本次在一个发光的配电盒中安装了一个智能化发光系统模组。此外,在站内公用区域还分别安装了节能照明配电箱和普通照明配电箱,并且每个配电箱旁都设有一块七键智能型控制板。为方便接线,同一灯具配电箱中的各组件采用了手拉手形式连接。图2为智能照明配电箱系统示意图。

从图2可以看出'公共区普通照明配电箱配备了8通道切换负荷输出模组和DALI调光模组'用于控制各回路的照明'包括应急照明和普通照明。该灯光控制系统与BAS系统结合'实现了对整个灯光系统的集中监测。同时,负荷自锁式回馈功能能够检测灯管是否损坏'并通过电脑发出警报,准确显示故障灯的位置。

3 配电网零线采用多点接地

配电网零线多点接地技术是近年来发展起来的一种节能技术,其通过优化配电网结构,提高供电效率,从而达到节能降耗的目的。多点接地技术通过在地网上设置多个接地点,将零线电位维持在一个相对稳定的范围内,有效避免了零线电位的偏移^[5]。配电网零线多点接地原理如图3所示。

在实施多点接地技术时,需要注意以下几点:首先,要合理选择接地点,确保零线电位稳定;其次,要定期检查接地电阻,确保其符合标准要求;最后,要加强线路的维护管理,防止因线路老化等原因引起的安全隐患。

多点接地施工步骤如下:1)考虑到供电负荷、地质条件等因素,合理制定车站内接地方案。2)清理接地地区确保接地点周围没有杂物、碎石等障碍物。3)选择适合的接地电极'通常使用钢材或铜材制作。根据设计要求,制作并准备好所需的接地电极^[6]。4)根据设计方案,在选定的位置挖掘合适大小的土坑,然后将接地电极嵌入土壤中,并确保与周围土壤紧密接触。5)将接地电极与主线间的接地导线连接,确保连接牢固可靠,并采取适当的防腐措施以延长使用寿命。6)接地施工完成后,使用专业的测试仪器测量接地电阻和电位等参数,确保接地系统符合标准要求。7)系统验收:经过测试和检查之后进行接地系统的验收,并填写相应的验收记录,确保安全可靠。

通过上述过程,采用配电网零线多点接地技术优化配电网结构,提高供电效率,达到节能降耗的目的。

4优化照明布局

4.1 公共区照明设计

首先,对于应急照明兼作一般照明使用的、在照度有特别需求的关键点位应尽量设置应急照明。对于应急照明仅应急情况下启用的,应选择一个(或多个)回路的一般照明覆盖对照度有特别需求的关键点位,为下一步的节能打好基础;当然,将应急照明设置在照度有特别需求的关键点位可减少应急照明的总体数量。本次公共区域照明设计图如图4所示。

4.2区间照明设计

由于地铁线路轨道灯的辐射范围可达一百米,因此,在不影响行车情况下,可适当减少应急灯的数量。拟将已有的应急照明设计成两个相互独立的电路,其中一条保持原有的常开型,另外一条保持正常关闭,但在发生突发事件时可以联动,既可满足现场各种情况下的不同需求,又可实现有效节能。图5为简化后的隧道区间照明布局示意图,其中“N”为一般照明回路,“E1”和“E2”为拆分后的应急照明回路。正常运营期间,仅开启“E1”(或“E2”)回路,“E2”(或“E1”)回路照明在紧急情况下联动开启。

此外,后期亦可考虑取消一般照明的设置,并使应急照明具备调光功能,正常情况下处于低亮度的节能模式,应急情况下自动切换为高亮度模式,亦可达到最大节能的目的。

4.3 设备区照明设计

当前设备区照明节能普遍采用人员管控措施,要求人走灯灭,但实际执行效果不佳,且给工作带来了诸多不便。对于设备区走道、风道等区域的一般照明,优先考虑采用声控,有较多照度或作业需求的可考虑声控与手动开关相结合的控制方式;对于设备房照明的控制开关,应设置在设备房的出入口,有两个及以上房门的,应具备双控或多控功能,方便员工从任一房门进出。

5实例分析

5.1 工程概况

本次以某地铁线路为对象开展研究,其全长为169.8 km,在线路上有70个临时施工电源点。在施工前期,对永久性工程的外部电源引出点和线路路径、车站位置、临时工作地点的位置进行了调研,获得了各个临时工作地点的用电量、电源引接能力、车站负荷等资料,在这些资料的指导下,进行了供电设计。在该工程的供电建设中,将新建3个10 kv变电站,需要预先铺设外部电力线,并利用外部电力线,为车站和邻近的临时施工点提供电力。

5.2 工程准备

根据列车不同运营情形,地铁的灯光控制方式如下:周一至周五,高峰时段全部开启,即全亮模式;其他时段采取平峰方式;晚上乘车的人较少,采取低峰方式;假日期间,员工可以根据工作的实际状况进行适当调整。同时,系统保留了空白模式,以满足工作人员在不同照明条件下的操作需要。表1列出了各种操作模式。

选取两个相似的地铁车站,一个采用传统照明系统,另一个采用节能设计。首先记录两个车站的照明功率、灯具数量、布置方式等参数,然后在列车运营期间,监测并记录两个车站的实时能耗数据,最后对两个车站进行照明效果评估,包括照度、均匀度等指标。

5.3 工程结果

综上,完成测试。统计并比较两个车站的维护成本,包括灯具更换频率、维修费用等,如表2所示。

与传统方法相比,节能设计将照明功率降低了一半,从而显著减少了能耗和电费支出。节能设计还延长了灯具的寿命,相比传统方法,灯具寿命增加了100%,这减少了灯具的更换频率和维护成本。综合考虑节能效果、节省的电费和维护成本,地铁车站照明系统的节能设计为地铁车站的运行和维护带来了显著的经济效益。综上所述,地铁车站照明系统的节能设计与施工研究具有重要的意义,其不仅有助于降低能耗和运营成本,还具有明显的环保和社会效益。因此,推广和应用地铁车站照明系统的节能设计是十分必要的。

6 结束语

地铁车站照明系统的节能设计与施工是当前城市轨道交通领域关注的焦点。通过合理的设计和施工,可以有效降低地铁车站的照明能耗,提高能效,为绿色低碳城市建设作出贡献。未来,随着技术的不断进步和应用,地铁车站照明系统的节能潜力还有待进一步挖掘。因此,应继续关注相关领域的发展动态,不断优化节能设计与施工方案,推动地铁车站照明系统的可持续发展。

[参考文献]

[1]张了之.地铁车站照明系统的节能措施[J].光源与照明,2023(9):44-46.

[2]荣垂凯.地铁智能照明系统节能优化措施探讨[J].光源与照明,2023(4):74-76.

[3]姚尧.轨道交通建筑能耗分析及节能措施[J].建设科技,2022(11):84-86.

[4]靳尚宇,王岸.地铁车站照明系统节能研究与应用[J].电工技术,2022(2):138-140.

[5]魏振熙.电气节能技术在地铁车站供配电与照明系统中的应用研究[J].能源与环保,2021,43(5):172-178.

[6]夏玮东.地铁车站照明系统能耗分析及节能对策[J].中国设备工程,2021(3):26-27.

2024年第11期第13篇